OS LIMITES E POSSIBILIDADES DO USO DE SOFTWARE MODELLUS NO ENSINO DE FÍSICA

## OS LIMITES E POSSIBILIDADES DO USO DE SOFTWARE MODELLUS NO ENSINO DE FÍSICA

*Daniel Melo dos Santos , Sergio Boss2 1 2

1 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia/PPG-ECFP/Colégio Pedro Calmon,

danielmelo84@hotmail.com

2 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia / Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia / PPG-ECFP serginhoboss@gmail.com

## Resumo

Este artigo tem o objetivo de abordar as pesquisas realizadas por professores em exercício, na realização de atividades de ensino-aprendizagem, com a utilização do software Modellus no ensino de Física. Vale salientar, que estas pesquisas darão suporte ao projeto que estamos desenvolvendo no curso de Mestrado Acadêmico da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia - UESB, que se intitula, 'O uso do software Modellus no ensino de Física para Jovens e Adultos' tendo como base a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel. A metodologia segue os parâmetros da pesquisa bibliográfica. Esta revisão de literatura tem o intuito de analisar como as pesquisas acadêmicas estão discutindo este tema e, quais os limites e possibilidades encontrados pelos pesquisadores. A pesquisa está focada nas análises documentais sobre este estudo. Procuramos os trabalhos disponibilizados nos sítios da CAPES, devido à relevância em que os temas são tratados. Acreditamos que este sítio pode oferecer parâmetros para realizar esta pesquisa bibliográfica, onde as mesmas poderão nos substanciar, na utilização destas mídias, em trabalhos futuros para o ensino-aprendizagem de conceitos físicos. O estudo indica que existem muitas possibilidades que poderão ser apropriadas pelos professores de Física no ensino-aprendizagem de conceitos físicos utilizando o Modellus.

Palavras-chave : Software Modellus. Ensino de Física. Computador.

## Introdução

A utilização do computador na escola trás consigo, uma possibilidade de inserir o uso de software nas aulas das disciplinas escolares e, no Ensino de Ciências e Matemática, consequentemente, poderá facilitar o processo de ensino aprendizagem, propõe trazer rapidez, cooperação, socialização, autonomia e eficiência na interação do educando com os diversos objetos de estudo. Os softwares são diversos e podem, por exemplo, ser baseados em exercícios propostos em sala de aula, envolvendo atividades de memorização, repetição e fixação dos conteúdos, possibilitando dar autonomia aos discentes. Segundo Valente (1999):

As atividades computacionais deverão ser integradas às atividades desenvolvidas em sala de aula e cada professor deverá desenvolver juntamente como seus alunos, atividades relativas ao conteúdo de sua disciplina (VALENTE, 1999, p. 141).

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Em relação ao emprego de software educativo, no ambiente escolar, 'devemos analisá-los em duas grandes abordagens, o instrucionismo e o construcionismo' (VALENTE, 1999, p. 33).

Na perspectiva instrucionista, o aluno explora o programa, cujo objetivo é a instrução em um determinado assunto. Tal perspectiva é caracterizada pela memorização e repetição de conteúdos

A abordagem do Construcionismo se caracteriza por priorizar a resolução de problemas e serve para auxiliar o aluno a construir algo que seja do seu interesse, caracterizando a aprendizagem desejada. A palavra construcionismo deriva do construtivismo de Jean Piaget, e foi utilizada por Papert (1994), para caracterizar um aprendizado onde o aluno constrói seu próprio conhecimento. O discente nessa abordagem é considerado o sujeito da aprendizagem, é ele que busca alternativas e lança desafios ao computador.

Caberá ao professor ser o mediador desse conhecimento, instigando o aluno a buscar novos caminhos e, assim alcançar os objetivos propostos, logo o computador deverá executar o que o aluno indicar, no entanto, quando a resposta 'não' for satisfatória, o aluno deverá comandá-lo com novas orientações em busca de novos resultados.

Esta revisão de literatura, sobre o uso do software Modellus no ensinoaprendizagem de conceitos físicos, poderá ser útil para os professores, quando forem utilizar desta ferramenta para ensinar os conteúdos de física em diversas modalidades de ensino, do ensino fundamental ao superior, ampliando assim os limites e possibilidades para o ensino-aprendizagem de Física em trabalhos futuros.

## Metodologia

Este estudo foi conduzido numa abordagem qualitativa, exploratória e descritiva, relacionando a tecnologia com o ensino de física. A metodologia segue os parâmetros da pesquisa bibliográfica. Segundo Gil (2008) 'Esta pressupõe o desenvolvimento com base no material já elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos' (GIL, 2008, p. 44). Para coleta de dados, neste primeiro momento, foi realizada uma pesquisa no sítio da Capes que teve como base, respectivamente, as palavras 'EJA+FÍSICA' e 'FÍSICA+MODELLUS', cujo objetivo é relacionar o uso do software Modellus com o ensino de Física e, levantar os limites e possibilidades encontrados por pesquisadores da área.

## Banco de teses e dissertações da CAPES (http://bancodeteses.capes.gov.br/)

Procuramos os trabalhos sobre o Ensino de Física e o uso de software , com as seguintes palavras: 'EJA+FÍSICA' e 'FÍSICA+MODELLUS', no período compreendido entre 2000 e 2015. No total foram encontrados 19 trabalhos. Após as leituras dos resumos, selecionamos aqueles que se concentravam no desenvolvimento do tema de pesquisa e, que possibilitava a sua leitura completa, selecionamos os trabalhos que disponibilizaram o texto completo, que totalizou sete trabalhos referentes a dissertações:

Começaremos nossa análise a partir do primeiro trabalho na ordem cronológica de tempo e, assim sucessivamente, até o último trabalho publicado no sitio, ou seja:

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- 1. Um estudo sobre o desempenho de alunos de Física usuários da ferramenta computacional Modellus na interpretação de gráficos em cinemática. (http://hdl.handle.net/10183/2251)
- O autor da pesquisa, o mestre em Física pela da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Ives Solano Araujo. Este estudo foi realizado com alunos do primeiro ano do curso de Física da UFRGS, no ano de 2002, sendo composto por: um grupo experimental com vinte e seis alunos que foram submetidos a atividades de modelagem exploratórias e de criação em quatro encontros de 2 h 15 min. e, com um grupo de controle, composto por vinte e seis estudantes, sendo adotado um delineamento quasi-experimental, usando a notação de Campbell e Stanley (1963), (O delineamento quase experimental, conhecido como ensaio ou experimento não aleatório, é um estudo no qual o investigador intervém na característica que está sendo investigada; entretanto, não há alocação aleatória dos participantes ou de áreas aos grupos que receberão ou não a intervenção). O objetivo do trabalho foi investigar o desempenho dos alunos quando submetido a atividades complementares de modelagem computacional na aprendizagem de Física, utilizando o software Modellus. O tópico escolhido para investigação foi a Interpretação de gráficos de Cinemática e a fundamentação teórica, baseada na teoria de Halloun sobre modelagem esquemática e a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Foram realizadas atividades (exploratórias) de modelagem aplicada em laboratório.
- 2. Investigação de ganhos na aprendizagem de conceitos físicos envolvidos em circuitos elétricos por usuários da ferramenta computacional Modellus. (http://hdl.handle.net/10183/6982)
- O autor da pesquisa, Pedro Fernando Teixeira Dorneles, é mestre em Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, o objeto de estudo foram alunos do curso de Engenharia, que estudam a disciplina Física II-C, onde utilizavam o software Modellus para trabalhar com atividades de simulação e modelagem computacional no estudo de circuitos elétricos. Este estudo envolveu 193 alunos do curso de Engenharia, no ano de 2004, na UFRGS. O trabalho foi desenvolvido em quatro encontros de 1h 40 min. O Objetivo do trabalho foi comparar a apreensão dos conceitos de circuito elétrico, entre alunos que utilizavam a ferramenta Modellus versus alunos expostos apenas ao ensino tradicional. Foi utilizada a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel e o referencial do trabalho de Halloun para modelagem esquemática. Foram elaboradas situações problemas, baseado no método POE (predizer, observar e explicar), proposto por White Gunstone apud Tao Gunstone (1999), onde os alunos deveriam responder perguntas antes de qualquer interação com a simulação ou modelo computacional. Foram realizadas duas etapas para investigação do problema: a primeira etapa foi composta por 28 alunos, que desenvolveu um estudo piloto sobre atividades computacionais envolvendo as equações de Maxwell e 165 alunos formaram o grupo de controle1. Na segunda etapa o grupo experimental 2, foi composto por 26 alunos e o grupo de controle2, com 31 alunos, que também participaram do grupo de controle1. Foram aplicados aos alunos dos dois grupos testes de conhecimentos, sobre circuitos elétricos.
- 3. Tecnologias computacionais como recurso complementar no ensino de física térmica . ( http://hdl.handle.net/10183/12716)

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Este trabalho foi apresentado ao programa de Pós-graduação da UFRGS, no curso de mestrado Profissional em Ensino de Física, no ano de 2007. O autor desta pesquisa foi Arlindo Henrique Hoch Cenne. O trabalho foi embasado nas teorias de mediação e de interação social de Vigotski e, na teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel e Joseph Novak. O Autor buscou desenvolver atividades em Física Térmica, utilizando modelagem computacional, a partir dos softwares Modellus e Excel como recursos complementares para o estudo de Física. Este projeto foi aplicado em três escolas particulares de Porto Alegre, durante os meses de março a agosto de 2006, com aproximadamente 23 horas-aula de atividades, envolvendo 182 alunos destas escolas, num total de seis turmas do segundo ano do ensino médio. Os materiais elaborados para este estudo abordou os conceitos de termometria, dilatação térmica, calorimetria, curvas de aquecimento, processo de transmissão de calor, gases ideais e, termodinâmica. Estes conteúdos foram organizados em sete módulos didáticos, que tiveram a seguinte estrutura: um texto de apoio; as modelagens utilizadas; um guia de atividades com orientações para a sua utilização e, questionamentos acerca do conteúdo nesses módulos. Foi incluída uma seção denominada Física no Cotidiano, que busca relacionar questões com os assuntos trabalhados e situações vivenciadas pelo aluno no dia a dia.

## 4. O uso do software Modellus na integração entre conhecimentos teóricos e atividades experimentais de tópicos de mecânica (http://repositorio.unb.br/handle/10482/4313)

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um material didático, que além de articular os domínios conceituais e experimentais, através da modelagem e simulação computacional, favorecesse a aprendizagem significativa e que despertasse nos alunos o interesse em aprender ciências. O autor da pesquisa foi o mestrando, Janduí Farias Mendes, da Universidade de Brasília, do curso de mestrado profissional em Ensino de Ciências. A proposta foi desenvolver tópicos de mecânica em três etapas: realização de atividades experimentais; exposição dos conhecimentos teóricos e, simulação computacional através do software Modellus. A pesquisa foi realizada, no em 2009, com alunos da 1ª série do Ensino Médio, do Centro Educacional 07 da cidade satélite de Ceilândia - DF, durante o segundo semestre de 2007. As atividades experimentais foram construídas pelos estudantes e o autor do trabalho, anteriormente à pesquisa, que compõem uma base metálica de lançamento, um foguete e um túnel de vento feito de garrafa PET e, dois perfis de asa de avião feitos de isopor. Para as atividades de modelagem foi elaborado um conjunto de modelos matemáticos através do software Modellus. O trabalho foi realizado com quatro grupos de estudantes do ensino médio. O primeiro grupo realizou somente atividades experimentais e o segundo grupo somente simulação computacional. Nenhuma intervenção foi aplicada ao terceiro grupo (grupo controle) e o último grupo realizou ambas as intervenções (atividades experimentais e simulação computacional). Testes foram aplicados antes e depois das intervenções e os questionários de opinião somente depois.

## 5. A noção de referencial: uma interação cognitiva entre a mecânica newtoniana e a relativística. (http://hdl.handle.net/10183/26493)

A autora da pesquisa foi à mestranda, Lisete Funari Dias, do curso de mestrado profissional em Ensino de Física da UFRGS, realizada no ano de 2010. A pesquisadora parte da hipótese, de que o tema da pesquisa está relacionado à dificuldade dos alunos, na compreensão dos conceitos envolvidos na Cinemática da

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Teoria da Relatividade Restrita (TRR), com as dificuldades detectadas na mecânica Newtoniana (MN). O público alvo foram estudantes do curso de Licenciatura em Física. O objetivo deste trabalho, segunda a autora, é contribuir para a formação desses futuros professores de Física. Para a concepção do projeto foi elaborado um material instrucional, baseado na epistemologia de Bachelard e na teoria de David Ausubel, utilizando a ferramenta constituída pelos organizadores prévios. Foram elaborados textos, e sequências didáticas de pré e pós- testes, com a finalidade de explicitar a concepção dos alunos sobre o aspecto a ser investigado e avaliar a evolução conceitual, através de apresentação de animações construídas com o software Modellus.

- 6. O uso das novas tecnologias da informação e comunicação no ensino de Física: uma abordagem através da modelagem computacional. (http://hdl.handle.net/10183/28175)
- O autor da pesquisa foi o mestrando, Marcelo Esteves de Andrade, do programa de Pós-Graduação da UFRGS, do mestrado Profissional em Ensino de Física, no ano de 2010. O objetivo dessa pesquisa foi à utilização de tecnologias computacionais como recurso principal para as aulas de Física. A dissertação tem como referencial teórico a Teoria dos Campos Conceituais de Gerard Vergaund e, como proposta desenvolver uma estratégia de Ensino de Física abordando o conceito de Cinemática, com a utilização de aulas e testes virtuais e também com atividades de modelagem computacional com o programa Modellus. A pesquisa foi aplicada a duas turmas do primeiro ano do Ensino Médio do Instituto Adventista Cruzeiro do Sul, localizado na cidade de Taquara, RS, entre os meses de março e maio de 2009, com carga horária de 22 horas/aula. Foram criados dois módulos de atividades, um envolvendo toda a parte conceitual de Cinemática, através de aulas e testes interativos com o uso de computador e o segundo módulo contendo as atividades com o uso do software Modellus.

## 7. Ensinando Física em aulas de matemática no ensino fundamental (http://hdl.handle.net/10183/31007)

- O objetivo desta pesquisa foi desenvolver tópicos de Física no contexto das aulas de Matemática no Ensino Fundamental, para alunos da quinta a oitava série, o autor da pesquisa foi o mestrando, Marcelo Palma de Oliveira, da UFRGS, no ano de 2011. Os temas abordados incluíram Cinemática, Astronomia e Termodinâmica. A metodologia utilizada e o material desenvolvido foram baseados na teoria dos campos conceituais de Vergaund em conjunto com a teoria da mediação de Vygotsky. Cada atividade foi composta por um pré-teste, um pós-teste, alguns textos de apoio ao professor e guias de atividades práticas. As atividades foram desenvolvidas de acordo com a série em que os alunos se encontravam, ou seja, aos alunos de quinta série foram apresentados projetos de maquetes sobre o sistema solar e a representação de alguns astros, para os alunos da sexta e sétima séries foram os assuntos relacionados à Cinemática, com resolução de problemas com a utilização do software Modellus e, para os alunos da oitava série foi trabalhado os conceitos de Termodinâmica. Em relação aos resultados encontrados nesta pesquisa nos concentramos no trabalho desenvolvido pelos alunos de sexta a sétima série onde os alunos utilizaram o software Modellus.

## Resultados e discussões

Quadro 01 : Limites e possibilidades com o uso Modellus - 2000 a 2015

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Fonte: Autores.

No gráfico 1, observamos que os alunos que participaram das pesquisas, em sua maioria, são estudantes de graduação e, que em segundo lugar estão os alunos do ensino médio regular, não havendo entre estas pesquisas a inclusão de projetos para alunos da EJA. Entretanto, as discussões podem nos direcionar no desenvolvimento da nossa pesquisa.

Gráfico 1. Público alvo das pesquisas por Modalidade de ensino - 2000 - 2011

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## Considerações finais

De modo geral, o trabalho nos permitiu concluir sobre a importância da utilização dos recursos tecnológicos para melhorar a aprendizagem dos alunos sobre conceitos físicos. Acreditamos que os resultados encontrados nesta revisão bibliográfica, podem ajudar outros pesquisadores em trabalhos de pesquisa e, consequentemente, ampliar estudos futuros. Estas análises podem servir de referência para outros pesquisadores. Outra informação relevante é sobre a preocupação dos pesquisadores em relacionar o ensino-aprendizagem com os conteúdos apresentados, procurando compreender como os estudantes estão aprendendo os conceitos de física, tendo como base a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, que para nós é de fundamental importância, pois corrobora com o nosso trabalho acadêmico.

## Referências

AUSUBEL, D. P. Aquisição e retenção de conhecimentos : uma perspectiva cognitiva. Lisboa: Plátano, 2003.

GIL, Antonio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 4ª ed. São Paulo: Atlas, 2008.

PAPERT, S. A Máquina das Crianças: Repensando a Escola na Era da Informática . Ed. rev. Porto Alegre, Artes Médicas, 2008. (Original de 1993).

VALENTE, J. A. O computador na Sociedade do Conhecimento . Campinas: UNICAMP/NIED, 1999.

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